榕小蜂體內(nèi)噬菌體WO的感染格局及其與重寄主昆蟲mtDNA變異的關(guān)聯(lián).pdf

1、Wolbachia是母系遺傳的胞內(nèi)共生菌，在節(jié)肢動(dòng)物和線蟲中廣泛存在，能夠侵染大約20-76％的節(jié)肢動(dòng)物。Wolbachia能對(duì)寄主昆蟲進(jìn)行生殖調(diào)控。噬菌體是生物圈中最豐富的生物體，并且在細(xì)菌的基因組進(jìn)化中起著非常重要的角色。溫和噬菌體WO自2000年被首次發(fā)現(xiàn)以來(lái)，一直備受關(guān)注。作為胞內(nèi)細(xì)菌的Wolbachia，因受其生活方式的限制，通常認(rèn)為不會(huì)或者不容易感染噬菌體，但是噬菌體WO在Wolbachia中的分布超過(guò)89％。多數(shù)的感染噬菌

2、體WO的Wolbachia表現(xiàn)出較低數(shù)目的噬菌體類型，約有85％的Wolbachia只存在一種或者是兩種噬菌體類型。
　　昆蟲寄主-Wolbachia-WO這三者是研究節(jié)肢動(dòng)物、細(xì)菌與病毒關(guān)系的一個(gè)很好的模式之一。而明確噬菌體WO和Wolbachia的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系是認(rèn)識(shí)這個(gè)系統(tǒng)以及利用的基礎(chǔ)。前人在Drosphila simulans、 Ephestia kuehniella、Nasonia vitripennis、Culex p

3、ipens和Gryllus pennsylvanicus等一系列昆蟲上都對(duì)Wolbachia與噬菌體WO系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)Wolbachia與噬菌體WO之間并沒(méi)有系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的一致性。這也就暗色了噬菌體WO在不同的Wolbachia之間進(jìn)行水平轉(zhuǎn)移的普遍性。
　　以前對(duì)噬菌體WO重寄主的研究均是局限在開放和半開放環(huán)境中，而在封閉環(huán)境中的重寄主噬菌體感染格局還尚未有相關(guān)報(bào)道。為了研究生活在在封閉環(huán)境中昆蟲體內(nèi)噬菌體WO的感

4、染情況以及與Wolbachia的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，選取榕小蜂為研究材料進(jìn)行研究。榕樹和榕小蜂體系是研究互利共生系統(tǒng)的起源與進(jìn)化、資源競(jìng)爭(zhēng)、共生體系穩(wěn)定機(jī)制等理論的經(jīng)典模式之一。榕小蜂中Wolbachia的感染率為59％-67％，明顯高于其它昆蟲。
　　本文通過(guò)對(duì)3種榕果、23個(gè)榕小蜂物種、1406頭榕小蜂進(jìn)行研究，得到以下幾個(gè)主要結(jié)果:
　　(1)榕小蜂體內(nèi)Wolbachia的感染率很高，種間感染率為83％，Wolbachia體

5、內(nèi)噬菌體WO的感染率較低，其種間感染率為39％，并且噬菌體的WO的感染類型比較單一;(2)榕小蜂體內(nèi)噬菌體WO與Wolbachia及噬菌體WO與昆蟲重寄主榕小蜂之間并沒(méi)有系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的一致性;(3)基于噬菌體orf7基因建樹分析，WO表現(xiàn)出重寄主的“寄主專一性”;(4)榕小蜂體內(nèi)Wolbachia和噬菌體WO存在頻繁的水平傳播現(xiàn)象;(5)噬菌體WO的存在與否對(duì)重寄主榕小蜂線粒體基因有明顯的影響。
　　榕小蜂體內(nèi)的Wolbachia

6、具有很高的感染率，而且感染株系較為復(fù)雜;噬菌體WO表現(xiàn)出較高的感染率和較為單一的感染類型，造成這種現(xiàn)象的原因值得思考。通過(guò)建樹分析，榕小蜂體內(nèi)的噬菌體WO單獨(dú)聚在一支上，表現(xiàn)出其“重寄主特異性”，并且這種特異性與重寄主昆蟲的類別并無(wú)直接關(guān)系，造成這種現(xiàn)象的主要原因很可能是因?yàn)殚判》涮厥獾纳瞽h(huán)境。
　　通過(guò)對(duì)榕小蜂內(nèi)Wolbachia與榕小蜂、噬菌體WO與Wolbachia以及噬菌體WO與昆蟲寄主榕小蜂的的系統(tǒng)發(fā)育對(duì)應(yīng)樹分析發(fā)現(xiàn)，

7、三者之間并沒(méi)有系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的一致性，表明榕小蜂體內(nèi)的Wolbachia與噬菌體WO都可能存在明顯的水平轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。進(jìn)一步假設(shè)了榕小蜂內(nèi)Wolbachia和WO可能的水平傳播路線并進(jìn)行討論，由此導(dǎo)出了WO的水平傳播的路線以及Wolbachia的水平傳播對(duì)噬菌體WO的水平傳播的影響，認(rèn)為Wolbachia的水平傳播既獨(dú)立于WO的水平傳播又可以加速WO的水平傳播，為研究WO的水平傳播提供了合理的解釋。
　　本文成功篩選了兩種在一種重寄主中

8、同時(shí)存在三種Wolbachia和WO感染模式的小蜂:第一類是未感染W(wǎng)olbachia未感染噬菌體WO個(gè)體;第二類是感染W(wǎng)olbachia未感染噬菌體WO個(gè)體;第三類是感染W(wǎng)olbachia同時(shí)感染噬菌體WO個(gè)體。通過(guò)對(duì)不同模式的小蜂線粒體基因的研究發(fā)現(xiàn)，不論是否感染W(wǎng)olbachia，感染和未感染噬菌體WO的重寄主的mtDNA聚在兩個(gè)大支上，表現(xiàn)出明顯的差別。這個(gè)結(jié)果表明噬菌體WO的存在與其重寄主線粒體基因變異有關(guān)聯(lián)，盡管關(guān)聯(lián)機(jī)制還不明